プリント基板は燃える？

質問

電気製品に使用しているプリント基板（ガラエポ）が燃えることがあると聞きました。電子部品のゴムやプラスチックが燃えることは想像できるのですが、プリント基板が燃えるというのが理解できません。どのようなメカニズムで燃えるのか、ご存じの方は教えてください。
・プリント基板の何が、どのようになって燃えるのか。
・通電をしていなくても、自らが燃えていくのか。
・使っている部品の影響があるのか。（電解コンデンサが怪しいと思っています。）
・電気機器メーカはどのように対策しているのか。
家や仕事場でも、通電しっぱなしの電気製品がたくさんあります。それらのものが絶対に出火しないなんてことができるものなのか、心配しています。
参考図書やURLでも結構です。教えてください。

回答No.4

pen2san · ベストアンサー

＞電解コンデンサの内部ガス（電解液？）が可燃性であることが心配です。

電解液自体は燃えません（燃え難い？）が、発生するガスは水素ガス（水分が電機分解する？）なので条件が揃えば発火します。

＞以前、電解コンデンサというのは、”液漏れをすることがある”というのを聞いたことがあります。たぶん電解液は導電性で、異極間に付着するとショートしてしまうのではないかと思いますが、液体ですので、蒸発したりして、火災にはならないだろうと思っていましたが、可燃性であるとすると、電解液自身が燃えて、さらには、プリント基板も燃えて、さらには、銅箔も燃えてしまう。そこまでいったら、家も燃えていそうです。

電解液自体はアルミケースの中にたっぷり入っている訳ではなく、紙（クラフト紙を想像して下さい。）に染み込ませてある程度です。　液漏れして銅箔にかかったとしてもそれ自体が原因で漏電（？）発熱するケースは稀です。

銅箔は非常に薄い物です、過電流が流れれば１０００℃を超える温度で銅箔自体が燃えるケースがあります。　銅箔にしろ、リード線（内部配線用）にしろ燃える時真白い色で燃えるケースもあります。　炎の色から１０００℃を越していると想像します。

家電製品が原因で火災に至ったケースは年間１００件くらいだと想像しています。　消防庁等の統計に出ていませんかね？

お礼

ご回答ありがとうございました。消防庁のＨＰからは、いいネタは拾えませんでしたが、参考になりました。

回答No.3

pen2san

米国の安全規格でＵＬ規格が有名です。

「全てのプラスチック製品は基本的には燃える物」として扱われます。　その中で難燃性（難燃度）を規定しており、特に自己消火性について規定しています。
試験方法はバーナーの炎の中に試験材料を置き、バーナーの炎を消してから何秒後に消えるか、燃焼中にプラスチックが溶けて火炎となって落下しないか等を試験します。
材料を水平に置いて試験し規定時間以内に消火する物を９４ＨＢ材、垂直に置いた検査基準で９４Ｖ－１、９４Ｖ－０、９４－５Ｖと言った区分があります。同一材質でも厚みが厚ければ燃え難い場合が多く、９４Ｖ－１に合格する為の厚みが規定されているケースがほとんどです。

で、一般に使用されている1.6t(1.6mm厚）プリント基板（以下PCBと略します）の場合、難燃度の多くは94HB,94V-1,94V-0が（あるいは相当の物）が使用されています。　どの種類の物を使うかはその基板で使用される電圧、電源側の供給可能電力及びコストによって決めます。

製品を設計して行く過程で異常試験を行います。
任意の一つの部品をショート、オープンし発火する状態を作りそれが自己消火するか、火炎が筐体の放熱穴から出ないか等を試験します。　これらの試験の際、大きな電力を扱う所では基板が真っ黒に焦げ穴があく事もあります。但し、ガラスエポキシ基板の場合は穴があく所までは行かないのが普通です。（でも真っ黒にはなります。）

多くのPCBでは35umの銅箔を使用しますが、その銅が燃えることもあります。その際の温度は1500℃を越える事もあります。　また、コンデンサー（特に電解コンデンサー）が開弁する際は内部の燃性ガスに引火する事もあります。（アルミ容器に封入されている為、内部圧力が上がって爆発しない様安全弁の役割をする所を設け、その安全弁が開く事を開弁と言います。）

結論から言うと、各種の試験を行っている為、何らかの理由で製品の内部が発火したとしても外部には炎が出ない様設計していますが完璧とは言えません。特に大きなエネルギーを使用しているテレビや電子レンジ、ステレオアンプ等は要注意です。
これらの製品が発火元で家が火事になったと言うニュースは年に数回は聞きますから、国内だけでも数十件の発生件数があるものと想像します。

設計者の本音を言いますと、「テレビやステレオ等は無人になる時は電源を切っておく。」のが安全だと思います。
仮に家電製品が原因で火災が発生したとしてもメーカーから補償金が貰えるケースはわずかだと思います。

どうしても通年通電する必要がある機器は金属で覆うか自動消火設備がある部屋での使用をお勧めします。）
また、周囲にカーテン等燃える物が無い所で使用する事は大原則です。

補足

ご回答ありがとうございます。電気機器メーカもいろいろと意識して設計しているけど、完璧とは言えないんですね。さらに、電解コンデンサの内部ガス（電解液？）が可燃性であることが心配です。以前、電解コンデンサというのは、”液漏れをすることがある”というのを聞いたことがあります。たぶん電解液は導電性で、異極間に付着するとショートしてしまうのではないかと思いますが、液体ですので、蒸発したりして、火災にはならないだろうと思っていましたが、可燃性であるとすると、電解液自身が燃えて、さらには、プリント基板も燃えて、さらには、銅箔も燃えてしまう。そこまでいったら、家も燃えていそうです。
危険なことばかり考えてしまいますが、本当にこんなことってあるんでしょうか。ご存じのことがあれば、教えてください。

回答No.2

myeyesonly

ガラエポを構成しているのは、ガラス繊維とエポキシ樹脂ですが、ガラスは燃えないけどエポキシ樹脂は燃えます。
薬品類やニス、フラックス、耐熱性に優れるというだけで、取り立てて燃えないということではないです。
また、一旦火がつくと、高温で燃えるので消えにくいです。

メカニズムは、部品の発熱、高電圧による放電、フラックス等やほこりと水分によるトラッキングショートなどによる加熱によりフラックスやほこり、他の部品に使われているビニール、パラフィンや塗料などの低温度での可燃生物の発火、基盤のエポキシ樹脂の分解、融解、発火という形がほとんどのようです。

あまり古くなったものでは、エポキシ自身の経年劣化だってないとはいえません。

対策は、メーカーではフラックス除去や、厳しい環境で使われる車のエンジン実装部品などのようなのは、溶かしたエポキシ樹脂にほうり込んで、プラスチックのかたまりに電線がついたような物にして（エポキシモールド）出荷する等の対策を行ってるようです。
使用者側では、何といってもほこり対策が最大のポイントでしょう。もちろんお茶を飲ませたり、花瓶や金魚鉢をひっくり返したなんてのは論外ですけど。

絶対に出火しない・・・ってのは無理ではないでしょうか？
どうしてもっていうなら、真空中や不燃性ガスの中に置くしかないでしょう。でも部品の劣化や故障は防げません。

補足

ご回答ありがとうございます。補足で「エポキシ樹脂の分解、融解、発火」についてもう少し詳しく教えてください。
基板に使われているエポキシ樹脂は、比較的燃えにくいようにできていると思っています。それでも発火点を超えると発火してしまうことは理解できますが、それだけの温度に達する部品やパターンがあるということでしょうか。もしくは、発火に至る（複雑な）メカニズムがあるのでしょうか。ご存じであれば、教えてください。

それにしても、ほこりや結露って防ぎきれないのですから、うちのテレビやビデオはいつ燃えてもおかしくないということですね。こわっ。

回答No.1

marimo_cx

普通に「基板が燃える」と、慣用的に言っている場合は
プリント基板上の銅箔が過電流によって焼ける事を指し
ます。ガラスエポキシの場合でも基板部分はガラス繊維
をエポキシで固めた繊維強化プラスチックですから、火
に入れればエポキシの部分は燃えます。また、銅箔に過
電流が流れればそこが過熱しますので、基板の方もこげ
ます。

通電しなくても燃えるか？については、通常燃えません。
ただ、コンデンサーに溜まっていた電力が何かの拍子（
異物侵入・浸水など）でショートすれば燃える事もあり
えます。

メーカーの対策は、特に普通の安全対策と変わる事はな
いので、その範囲で対策しています。ガラスエポキシ自
体は家電に使っているその他のプラスチック部品よりも
燃えにくい素材ですから、基板自身の対策ではなく、回
路の安全性という観点からの対策になります。

marimo_cx

お礼

通電していれば、銅箔やエポキシは燃えるけど、通電しなければ（ヒューズか切れたりすれば）、他の部品に燃え移っていたり、他の部品にエネルギーが残っていなければ、基板自身で燃え広がることはないだろうということですね。ありがとうございました。